Кратчайшая история времени - Стивен Уильям Хокинг

о том, что ранняя Вселенная не обладала кривизной, которая согласно вышеупомянутым моделям необходима для возможности путешествий во времени. Такой же вывод получается из теоретических соображений при условии принятия гипотезы об отсутствии у Вселенной границ. Так что вопрос можно поставить так: если Вселенная в начальный период не обладала кривизной, необходимой для обеспечения возможности путешествий во времени, то можно ли впоследствии локально «скрутить» области пространства-времени настолько, чтобы сделать путешествия во времени возможными?

Опять-таки, поскольку пространство и время взаимосвязаны, неудивительно, что проблема возможности путешествия назад во времени тесно связана с возможностью или невозможностью движения со скоростью быстрее скорости света. Нетрудно понять, почему возможность путешествия во времени означает возможность движения быстрее скорости света: переместившись назад во времени на последнем этапе пути, можно уменьшить время между отправлением и прибытием до сколь угодно малой величины, то есть совершить путешествие со сколь угодно большой скоростью! Но, как мы увидим, верно и обратное: из возможности двигаться быстрее скорости света следует возможность путешествовать назад во времени. Одно невозможно без другого.

Писатели-фантасты уделяли много внимания возможности путешествовать быстрее скорости света. Проблема в том, что согласно теории относительности, если отправить космический корабль к ближайшей к Солнцу звезде Проксима Центавра, то придется ждать не менее восьми лет, прежде чем путешественники вернутся и смогут рассказать о том, что они увидели. А возвращения экспедиции к центру Галактики придется ждать не менее 100 000 лет[12]. Не очень-то хорошо для корреспондентов в горячих точках межгалактической войны! И все же теория относительности допускает утешительный вариант, опять-таки основанный на соображениях, высказанных при обсуждении парадокса близнецов в главе 6: путешествие самими космическими путешественниками может восприниматься как гораздо более короткое, чем теми, кто остался на Земле. Но возвращение из космического путешествия постаревшим всего на несколько лет не доставит должной радости, если никого из оставшихся не будет в живых уже много тысяч лет. Поэтому, чтобы произведения вызывали хоть какой-то интерес у читателей, писатели-фантасты вынуждены предполагать, что когда-нибудь будет придуман способ двигаться быстрее скорости света. Большинство писателей, похоже, не понимают, что если можно двигаться быстрее скорости света, то в соответствии с теорией относительности можно также и путешествовать назад во времени, совсем как в этом лимерике:

There was a young lady of Wight

Who traveled much faster than light.

She departed one day,

In a relative way,

And arrived on the previous night[13].

Причина этой связи в том, что в теории относительности не только нет единой меры времени для всех наблюдателей, но нет также единого для всех порядка событий. В частности, если два события, А и В, происходят настолько далеко в космосе, что космический корабль должен двигаться быстрее скорости света, чтобы успеть от события А к событию В, то наблюдатели, движущиеся с разными скоростями, не смогут прийти к согласию о том, произошло ли событие А до или после события В. Предположим, что событие А – это финиш пятисотметровой дистанции на Олимпийских играх 2012 года, а событие В – это открытие заседания Конгресса Проксима Центавра под порядковым номером 100004. Предположим, для наблюдателя на Земле сначала произошло событие А, а потом – событие В. Пусть, скажем, событие В произошло год спустя, в 2013 году по земному времени. Поскольку расстояние между Землей и Проксимой Центавра составляет около 4 световых лет, то два рассматриваемых события удовлетворяют вышеприведенному критерию: хотя событие А происходит до события В, для того, чтобы успеть с события А к событию В, надо двигаться быстрее скорости света. А вот для наблюдателя на Проксиме Центавра, который удаляется от Земли почти со скоростью света, порядок событий будет обратным: событие В произойдет до события А. С точки зрения этого наблюдателя если двигаться быстрее скорости света, то можно успеть с события В к событию А. Действительно, если быть достаточно шустрым, то можно успеть вернуться с события А на Проксиму Центавра еще до начала забега и успеть сделать ставку на результат, уже точно зная, кто победит!

Проблема в том, как преодолеть барьер скорости света. Согласно теории относительности энергия, расходуемая космическим кораблем, увеличивается с приближением к скорости света. Это подтверждено экспериментально, правда, не на примере космических кораблей, а на примере элементарных частиц, разгоняемых в ускорителях, таких как ускорители в Национальной лаборатории Ферми или Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). Мы научились разгонять частицы до 99,99 % от скорости света, но сколько бы энергии мы ни прилагали, разогнать частицы быстрее скорости света не получается. Так же и с космическими кораблями: никакое увеличение тяги их двигателей не позволит им разогнаться быстрее скорости света. А поскольку путешествие назад во времени возможно только при возможности двигаться быстрее скорости света, то отсюда, похоже, следует невозможность как быстрых космических полетов, так и путешествий назад во времени.

Но выход в принципе все же есть. Не исключено, что можно искривить пространство-время таким образом, чтобы создать «мост» от A к B. Один из способов состоит в создании «кротовой норы», соединяющей A и B. Как ясно из названия, кротовая нора представляет собой своего рода узкий «тоннель» в пространстве-времени, соединяющий две сильно удаленные друг от друга почти плоские области. Представьте себе, что вы находитесь у подножия высокой горной цепи. Чтобы перебраться через нее, обычно приходится совершать долгое восхождение, а потом спускаться на другой стороне. Но можно обойтись и без этого, если в вашем распоряжении есть гигантская горизонтальная нора, проходящая сквозь горы. Так что представьте себе, что вам удалось найти или «вырыть» нору, соединяющую окрестности Солнечной системы и Проксиму Центавра. Длина этой норы может составить всего несколько миллионов километров, при том что в обычном пространстве Землю и Проксиму Центавра разделяют 40 миллионов миллионов километров. Если передать сообщение о пятисотметровом забеге через кротовую нору, то времени, чтобы новость подоспела к открытию заседания Конгресса, будет больше чем достаточно. Но в этом случае наблюдатель, движущийся к Земле, также сможет найти другую кротовую нору, через которую он сможет успеть вернуться с открытия заседания Конгресса на Проксиме Центавра обратно на Землю еще до начала забега. Таким образом, кротовые норы, как любое другое средство передвижения быстрее скорости света, позволят также путешествовать в прошлое.

Кротовая нора. Если кротовые норы существуют, то они могут служить туннелями, соединяющими удаленные друг от друга точки в пространстве

Идея с кротовыми норами, соединяющими разные области